地下厂房安全监测信息可视化与智能分析管理系统的综合集成研究

论文摘要

本文针对岩土工程中的地下厂房这一重要的研究对象,展开基于专业特点的GIS技术与开发研究,实现面向专业分析功能的系统信息可视化、智能化、网络化、集成化研究,为地下厂房的安全监测提供一个有效的综合决策平台,主要研究内容和研究成果如下:1、开展了地下厂房三维地质建模研究,建立了包括三维地层信息、施工开挖、三维洞室、断层、水位分布、典型监测设施和工程措施的地下厂房全景三维模型。基于克里金插值,提出了利用地质钻孔点、地质剖面线上的特征点和由特征点插值出剖面线上的点三者共同参与插值的地层生成算法;提出了基于任意形状的两个空间多边形生成地下洞室的方法,并解决了任意两个地下洞室的相互裁减的问题。2、基于DirectX进行了快速三维绘制的研究;对三维模型进行了层次细节的管理以及利用了视锥裁减算法解决了绘制的三维数据量的问题;研究了三维浏览技术,加入快速的碰撞检测算法,使得三维浏览更加真实。3、针对地下厂房围岩变形非线性位移的预测问题,提出了“确定性因素影响模型法”对位移进行预测的思路,并采用该方法分别对断层因素和开挖进尺因素对围岩变形的影响进行研究,然后综合考虑两因素的影响得到最终的影响模型,对围岩变形的非线性位移进行预测分析。4、在综合利用了前期试验数据、监测成果、前期分析结果的基础上,采用开挖过程中不断揭示的最新地质资料,以围岩基本力学参数和初始应力场为基本变量,运用均匀试验设计原理,设计了均匀性非常好的计算方案,成功地实现了地下洞室群围岩的多参数反演;此外,提出了从三维地质模型数据结构到数值模拟数据结构转换的方法,实现了快速建立有限元模型的目的。5、对地下厂房安全监测信息可视化与智能分析管理系统进行了集成研究,探讨了集成系统的总体设计和开发实现,介绍了系统的各项综合功能。6、利用VC++和DirectX开发工具,基于动态链接库和控件编程的思想,开发了独立底层、自主版权的地下厂房安全监测信息可视化与智能分析管理系统,并

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据和研究意义
• 1.2 地下厂房施工监测特点及研究现状
• 1.3 GIS 应用现状和发展趋势
• 1.3.1 GIS 简介
• 1.3.2 GIS 发展趋势
• 1.3.3 GIS 在岩土工程中的应用现状
• 1.4 地下厂房围岩位移预测研究现状
• 1.5 地下厂房位移反分析研究的现状和发展趋势
• 1.6 论文的研究目标、研究内容和论文结构
• 第二章 地下厂房工程中的三维地质建模技术
• 2.1 引言
• 2.2 空间插值
• 2.2.1 整体插值
• 2.2.2 局部插值
• 2.3 三维地质模型的构建
• 2.3.1 基于等高线的三维表面模型的生成
• 2.3.2 三维地层模型的生成
• 2.3.3 三维地裙模型的生成
• 2.4 基于三维地层信息的地下厂房建模方法
• 2.4.1 洞室生成
• 2.4.2 洞室相交
• 2.5 本章小结
• 第三章 地下厂房工程中的三维可视化技术
• 3.1 引言
• 3.2 三维观察
• 3.2.1 指定观察平面
• 3.2.2 从世界坐标到观察坐标的变换
• 3.2.3 投影
• 3.3 三维图形的几何变换
• 3.3.1 变换矩阵
• 3.3.2 平移变换
• 3.3.3 比例变换
• 3.3.4 绕坐标轴的旋转变换
• 3.4 三维场景的快速显示
• 3.4.1 层次细节
• 3.4.2 裁减
• 3.4.3 碰撞检测
• 3.5 本章小结
• 第四章 地下厂房围岩位移预测模型研究
• 4.1 地下厂房位移变形影响因素分析
• 4.2 位移预测的基本理论与方法
• 4.3 断层影响模型
• 4.3.1 断层影响机理研究
• 4.3.2 断层影响模型研究
• 4.4 开挖进尺影响模型
• 4.5 双因素影响模型
• 4.6 实际工程验证与应用
• 4.6.1 工程概述
• 4.6.2 现场监测数据与分析
• 4.6.3 双因素模型位移预测结果与分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 地下厂房反分析研究与工程实例
• 5.1 引言
• 5.2 理论基础
• 5.2.1 均匀设计方法
• 5.2.2 回归分析理论
• 5.3 三维地质模型中导出DXF 格式文件的方法
• 5.3.1 三维地质模型数据结构
• 5.3.2 三维地质模型数据结构到数值模拟数据结构的转换
• 5.4 工程实例：小湾水电站地下厂房岩体力学参数及地应力场三维反演分析研究..
• 5.4.1 工程概述
• 5.4.2 计算模型
• 5.4.3 反分析参数选取及其上下限
• 5.4.4 反演计算结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 地下厂房安全监测信息可视化与智能分析管理系统的综合集成研究
• 6.1 系统开发环境与设计
• 6.1.1 系统开发环境
• 6.1.2 系统的总体设计
• 6.1.3 系统界面设计
• 6.2 系统的开发实现
• 6.2.1 系统的实现手段
• 6.2.2 数据的存储
• 6.3 基于GIS 信息管理系统功能
• 6.3.1 数据库管理功能
• 6.3.2 二维功能
• 6.3.3 三维功能
• 6.3.4 可视化功能
• 6.3.5 安全预测报警功能
• 6.3.6 反分析建模功能
• 6.3.7 网络发布功能及其实现
• 6.4 本章小结
• 第七章 小湾水电站地下厂房引水发电系统安全监测信息可视化与智能管理系统项目应用实例
• 7.1 工程概述
• 7.2 自然条件
• 7.3 现场监测情况
• 7.3.1 地下厂房洞室布置情况
• 7.3.2 主要监测项目
• 7.3.3 监测设施的布置情况
• 7.3.4 监测成果
• 7.4 地下厂房安全监测信息可视化与智能分析管理系统的应用实例
• 7.5 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 博士在读期间参加的科研项目和发表的论文
• 致谢